电动交通工具(包括汽车、卡车、摩托车、公共汽车、海运船舶)和其他应用的加速增长给汽车和电池制造商带来了压力，要求他们提供更坚固、紧凑和强大的电池模块。

本文简要概述了各种终端应用中多节电池模块的设计方法;随后讨论了新的 Cell-PLX™ 互连技术，这些技术正在简化和转变电池模块的设计和制造。

电池模块剖析

电动汽车(EV)的电池模块设计非常复杂，并且因制造商和特定终端应用而异。然而，所有这些都从根本上需要强大的机械和电气组件系统，这些系统可以执行与电池模块集成和接口所需的基本功能(图1)。

图1：EV 锂电池模块

电池模块通常由大量单个电池组成。它们组合在一起，连接到收集指定功率输出水平的电流收集器。电池的数量和每个电池的功率输出是决定电源模块可以提供的输出的因素。

根据各种电池模块制造商的首选设计，各个电池单元可能具有不同的化学成分、物理形状和尺寸。电池互连系统必须能够串联和/或并联连接所有分立电池，以达到完整电池模块系统的总指定电压和电流要求。

系统中的其他组件与单元阵列接口以支持以下功能：

l 收集电流

l 提供足够的电气绝缘

l 确保机械结构完整性

l 促进电池热管理的散热

l 提供一个围栏来保护它们

l 启用与车辆动力总成推进系统的电源连接

用于电驱动电动汽车和公共交通车辆的高级电池模块可以包含多达数千个独立电池，从而增加了整个系统的复杂性。

多节电池模块设计方法的演变

近年来，电池模块设计发生了重大变化和改进，特别是在用于收集电流和提供外部电源连接的互连方法方面。

早期的方法采用线束、柔性电路和引线键合(图 2);然而，这些方法有明显的缺点：

· 装配过程缓慢

· 难以实现与电池的稳健连接

· 不适合大批量生产

· 可靠性问题，尤其是随着电池模块尺寸和复杂性的增加

图 2：早期的电池模块互连方法往往笨重笨重

Cell-PLX™ 技术支持稳健的可定制电池设计

为了满足对 EV汽车、卡车、商业运输和其他应用不断增长的需求，电池设计工程师正在寻找一种更强大、适应性更强的互连技术，以应对日益多样化的电池模块尺寸和设计。

Cell-PLX™ 通过针对特定终端应用要求量身定制的定制电池互连系统满足了这一需求(图 3)。它不仅适用于圆柱形、棱柱形或软包电池，还支持各种电流密度和电池阵列配置。提供坚固的封装形式以在高振动环境中保持电池模块的耐用性。

图 3 ：Cell-PLX™电池互连系统

作为全球解决方案提供商，Interplex的设计专业知识和垂直整合的内部生产可以帮助企业加快电池互连系统的上市时间。为了充分满足不断扩大的高级电池应用范围，底层互连实现技术必须提供耐用性和高度适应性以满足特定应用要求。Cell-PLX™是从头开始创建的，旨在为不同的外形、尺寸和性能要求提供最大的可配置性。再加上集电器、介电层和电镀饰面的多种材料选择，它可以真正按照所需的严格规格进行定制。

Cell-PLX™ 的可定制功能

Cell-PLX™的高精度集电器保持可靠和持久性能所需的严格公差。这些集电器的厚度可以定制，以满足电池模块的电流密度要求。集电器上的正极和负极电池连接端子提供了一种可靠的电池连接方式。这些端子可以形成到电池级，用于激光焊接或引线键合连接。

在需要正极和负极端子都位于电池单元同一侧的应用中，Cell-PLX™可以配置两个由介电层隔开的集电器(图4)，或者一个更厚的集电器。

图 4：Cell-PLX™ 电池座，集电器之间有介电层

使用先进的高速制造工艺，端子可以比集电器本身更薄。这确保易于焊接到电池单元，同时保持整个集电器的强度和结构完整性。定制的集电器设计为这些端子提供了最佳定位，以便与电池配合。这与可将电池牢牢固定到位的可配置电池座选项一起，提高了连接的质量和稳健性。还可以定制电池座以包含底部介电层，然后可以通过热熔而不是压敏和热激活粘合剂将其连接到相邻层。

Cell-PLX™ 技术还包括用于集成定制设计的包覆成型引线框以将电池管理系统(BMS)控制板连接到集电器的选项(图 5)。电池模块之间的各种连接选项也是可能的，例如螺母/螺栓、销/插座和其他定制配置。

图 5 ：包覆成型引线框将控制板连接到集电器

其他互连设计选项允许放置无源和有源组件以实现安全和电池监控。这包括保险丝、热敏电阻、大多数正极和负极互连、电池座设计、信号互连或连接到控制板的线束/电路。

跨越无数终端应用转变多个行业

Cell-PLX™ 电池互连系统的可定制性使这项技术能够在广泛的应用中增加巨大的价值，包括但不限于：

· 航空航天——民用航空电气化

· 汽车——电动汽车

· 商业运输——公共汽车、轻型卡车、拖拉机拖车、火车、地铁系统

· 海事——船只、渡轮

· 个人机动性——摩托车、电动滑板车、自行车

· 能源——风能和太阳能的储存

图 6：用于 BMS 的定制 I/O 连接器

总结

随着各行各业电池应用的快速发展，对具有有效和高效互连的坚固可靠电池模块的需求成为成功的关键因素。无论是在EV运输还是其他行业，Interplex的Cell-PLX™电池互连系统都具有以下主要优势：

· 支持各种电流密度和单元阵列配置

· 定制和紧公差单层/多层电流收集器设计

· 专为最佳激光焊接或引线键合连接方法而设计

· 适用于高振动环境的坚固包装形式

· 多个模块到模块连接选项

· 用于安全和电池监控的无源和有源组件的无缝集成

· 借助 Interplex 垂直整合的内部生产能力加快上市速度

图 7 ：Cell-PLX™ 可针对广泛应用的各种模块尺寸和配置进行定制